场效应晶体管，显示元件，图像显示装置以及系统的制作方法

文档序号：11064316阅读：297来源：国知局

本发明涉及场效应晶体管，显示元件，图像显示装置,系统,以及场效应晶体管的栅绝缘层的组成物。

背景技术：

场效应晶体管(Field Effect Transistor,简记为“FET”)是对栅电极施加电场、用通过沟道的电场对电子或空穴流设置闸门(栅,gate)的原理而控制源电极和漏电极之间的电流的晶体管。

上述FET根据其特性,用作切换元件、放大元件等。并且,由于上述FET的栅电流低,且结构为平面，因此,与双极型晶体管相比，制造及集成化容易。因此,上述FET在当前的电子装置使用的集成电路中成为必不可缺的元件。上述FET作为薄膜晶体管(Thin Film Transistor,简记为“TFT”),应用于例如有源矩阵方式的显示器中。

近年,作为平面薄型显示器(Flat Panel Display,简记为“FPD”),液晶显示器、有机EL(电致发光)显示器、电子纸等得到实用化。

TFT在活性层(有源层)使用非晶硅、多晶硅等,上述FPD由包含TFT的驱动电路驱动。并且,对于上述FPD,要求更大型化、高精细化、高画质化、高速驱动性,与此相伴随,要求载流子移动度高、接通/断开比高、特性老化小、元件之间偏差小的TFT。

但是，非晶硅或多晶硅有利有弊,满足上述全部要求很困难。于是,为了相应上述要求,将能期待超过非晶硅的移动度的氧化物半导体用于有源层的TFT的开发很活跃。例如,公开在半导体层使用InGaZnO₄的TFT(例如,参照非专利文献1)。

作为上述TFT的栅绝缘层,提出各种各样的材料。例如,在专利文献1中,公开了将SiO₂、Si₃N₄、SiON、Al₂O₃、MgO、Y₂O₃、HfO₂、CaHfO₃的单层膜、或它们的叠层膜作为栅绝缘层的场效应晶体管。又,在专利文献2中,公开了将B、Al、P、Sb中某种添加到SiO₂中、将所得到的材料作为栅绝缘层的场效应晶体管。

其中,作为场效应晶体管的栅绝缘层,SiO₂得到最广泛的使用。

另一方面,以防止在TFT中的源电极和栅绝缘膜之间的界面等产生膜剥离为目的,例如,在专利文献3中,提出了通过改变薄膜晶体管的栅电极和配线层的厚度、缓和膜内应力、防止栅绝缘层和活性层的剥离的显示装置。

但是,上述专利文献1～3记载的场效应晶体管在防止因热处理而引起的在栅电极、源电极、漏电极和栅绝缘膜之间的剥离这一点上不能得到满足。

因此,要求提供难以产生因热处理而引起的在栅电极、源电极、漏电极和栅绝缘膜之间的剥离的场效应晶体管。

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2013－30784

【专利文献2】日本特开2011－077515

【专利文献3】日本特开2012－191008

【非专利文献】

【非专利文献1】K.Nomura和其他五位，

“Room-temperaturefabricationoftransparent flexiblethinfilmtransistorsusingamorphousoxidesemiconductors”,NATURE,VOL432,No.25,2004年11月，p.488-492

技术实现要素：

本发明的目的在于,提供难以产生因热处理而引起的在栅电极、源电

极、漏电极和栅绝缘膜之间的剥离的场效应晶体管。

作为用于解决上述课题的手段如下:即,

本发明的场效应晶体管包括：

用于施加栅电压的栅电极；

用于取出电流的源电极和漏电极；

与上述源电极和漏电极邻接设置的半导体层；以及

设于上述栅电极和上述半导体层之间的栅绝缘层；

上述场效应晶体管的特征在于:

上述栅绝缘层包括含有Si及一种或多种碱土类金属元素的氧化物。

下面,说明本发明的效果:

根据本发明,能提供热处理时在构成场效应晶体管的栅电极、源电极、漏电极和栅绝缘层之间难以产生剥离的场效应晶体管。

附图说明

图1为用于说明图像显示装置的图。

图2为用于说明本发明的显示元件的一个实例的图。

图3A为表示本发明的场效应晶体管的一个实例(底接触/底栅型)的图。

图3B为表示本发明的场效应晶体管的一个实例(顶接触/底栅型)的图。

图3C为表示本发明的场效应晶体管的一个实例(底接触/顶栅型)的图。

图3D为表示本发明的场效应晶体管的一个实例(顶接触/顶栅型)的图。

图4为表示有机EL元件的一个实例的概略结构图。

图5为表示本发明的显示元件的一个实例的概略结构图。

图6为表示本发明的显示元件的另一实例的概略结构图。

图7为用于说明显示控制装置的图。

图8为用于说明液晶显示器的图。

图9为用于说明图8中的显示元件的图。

图10为实施例1～13、比较例1及2制作的场效应晶体管的概略图。

图11为实施例1～13、比较例1及2制作的电容器的概略图。

图12为评价实施例13制作的电容器的介电常数ε及介质损耗tanδ与施加的电场的频率的关系的曲线。

图13为评价比较例1制作的电容器的介电常数ε及介质损耗tanδ与施加的电场的频率的关系的曲线。

图14为评价实施例13制作的场效应晶体管的晶体管特性(Vgs-Ids)的曲线。

具体实施方式

(场效应晶体管)

本发明的场效应晶体管至少包含栅电极、源电极、漏电极、半导体层、栅绝缘层，且可根据需要进一步包含其它部件。

本发明的场效应晶体管如以下详细说明那样，其特征在于，上述栅绝缘层包括含有Si及一种或多种碱土类金属元素的氧化物。

上述专利文献1及2记载的场效应晶体管存在以下问题:SiO₂的线膨胀系数约为5×10^-7/K，显示了小的值，因场效应晶体管制作时的热处理，在构成场效应晶体管的金属材料或氧化物材料和SiO₂之间产生热应力，在栅绝缘层和栅电极等之间发生剥离。

又，上述专利文献3的薄膜晶体管因栅绝缘层的厚度即使室温也发生剥离，因此，没有从根本上解决剥离问题。又，在上述专利文献3中，也没有公开热处理时的剥离的评价结果，防止剥离的水平也不清楚。

本发明人研究栅绝缘层的结果，发现若使得栅绝缘层包括含有Si及碱土类金属的氧化物，则栅绝缘层的线膨胀系数与SiO₂相比，比较大，能有效地防止热处理时在构成场效应晶体管的栅电极、源电极、漏电极和栅绝缘层之间产生剥离。

〈栅电极〉

作为上述栅电极，只要是用于对上述场效应晶体管施加栅电压的电极，没有特别限制，可以根据目的适当地选择。

上述栅电极与上述栅绝缘层接触，通过上述栅绝缘层，与上述半导体层相对。

作为上述栅电极的材质，没有特别限制，可以根据目的适当地选择，可以列举例如Mo、Al、Au、Ag、Cu等的金属及其合金，氧化铟锡(ITO)、锑掺杂氧化锡(ATO)等的透明导电性氧化物，聚亚乙基二氧噻吩(PEDOT)、聚苯胺(PANI)等的有机电导体等。

-栅电极的形成方法-

作为上述栅电极的形成方法，没有特别限制，可以根据目的适当地选择，可以列举例如(i)通过溅射法、浸涂法等形成膜后，通过光刻法将所述膜图案化的方法，(ii)通过喷墨印刷、纳米印刷、凹版印刷等印刷工艺直接形成期望形状的膜的方法等。

作为上述栅电极的平均膜厚，没有特别限制，可以根据目的适当地选择，优选20nm～lμm，更优选50nm～300nm。

〈源电极和漏电极〉

作为上述源电极和上述漏电极，只要是用于从上述场效应晶体管取出电流的电极，没有特别限制，可以根据目的适当地选择。

上述源电极和上述漏电极形成为与上述栅绝缘层接触。

作为上述源电极和上述漏电极的材质，没有特别限制，可以根据目的适当地选择，可以列举例如Mo、Al、Au、Ag、Cu等的金属及其合金，氧化铟锡(ITO)、锑掺杂氧化锡(ATO)等的透明导电性氧化物，聚亚乙基二氧噻吩(PEDOT)、聚苯胺(PANI)等的有机电导体等。

-源电极和漏电极的形成方法-

作为上述源电极和上述漏电极的形成方法，没有特别限制，可以根据目的适当地选择，可以列举例如(i)通过溅射法、浸涂法等形成膜后，通过光刻法将所述膜图案化的方法，(ii)通过喷墨印刷、纳米印刷、凹版印刷等印刷工艺直接形成期望形状的膜的方法等。

作为上述源电极和上述漏电极的平均膜厚，没有特别限制，可以根据目的适当地选择，优选20nm～lμm，更优选50nm～300nm。

〈半导体层〉

上述半导体层至少形成在上述源电极和上述漏电极之间。

在此，所谓“在上述源电极和上述漏电极之间”的位置是指上述半导体层与上述源电极和上述漏电极一起使得上述场效应晶体管起作用的那样的位置，只要是那样的位置，没有特别限制，可以根据目的适当地选择。

上述半导体层与上述栅绝缘层、上述源电极、上述漏电极接触。

作为上述半导体层的材质，没有特别限制，可以根据目的适当地选择，可以列举例如硅半导体、氧化物半导体等。

作为上述硅半导体，可以列举例如非晶硅、多晶硅等。

作为上述氧化物半导体，可以列举例如InGa-Zn-0、In-Zn-0、In-Mg-0等。

在它们之中，优选氧化物半导体。

-半导体层的形成方法-

作为上述半导体层的形成方法，没有特别限制，可以根据目的适当地选择，可以列举例如通过溅射法、脉冲激光沉积(PLD)法、化学气相蒸镀(CVD)法、原子层蒸镀(ALD)法等的真空工艺、或浸涂、旋涂、模涂等的溶液工艺形成膜后，通过光刻法将所述膜图案化的方法，通过喷墨印刷、纳米印刷、凹版印刷等印刷法直接形成期望形状的膜的方法等。

作为上述半导体层的平均膜厚，没有特别限制，可以根据目的适当地选择，优选5nm～lμm，更优选10nm～0.5μm。

〈栅绝缘层〉

上述栅绝缘层通常设于上述栅电极和上述半导体层之间。

上述栅绝缘层含有氧化物。

上述栅绝缘层优选用上述氧化物自身形成。

-氧化物-

上述氧化物含有Si(硅)及碱土类金属，优选含有Al(铝)及B(硼)的至少某个，且根据需要进一步含有其它成分。

在上述氧化物中，由上述Si形成的Si0₂形成非晶形结构。又，上述碱土类金属具有切断Si-O键的作用。因此，通过上述Si和上述碱土类金属的组成比，能控制形成的上述氧化物的线膨胀系数及介电常数。

上述氧化物优选含有Al及B的至少某个。由上述Al形成的Al₂O₃及由上述B形成的B₂O₃与Si0₂相同，形成非晶形结构，因此，在上述氧化物中，能更稳定地得到非晶形结构，形成更均一的绝缘膜。又，上述碱土类金属通过其组成比使得Al和B的配位结构变化，因此，能控制形成的上述氧化物的线膨胀系数及介电常数。

在上述氧化物中，作为上述碱土类金属，可以列举例如Be(鈹)、Mg(镁)、Ca(钙)、Sr(锶)、Ba(钡)。上述碱土类金属既可以一种单独使用，也可以二种或二种以上并用。

作为上述氧化物中的上述Si和上述碱土类金属的组成比，没有特别限制，可以根据目的适当地选择，优选以下范围:

在上述氧化物中,作为上述Si和上述碱土类金属的组成比(上述Si:上述碱土类金属),以氧化物(Si0₂、Be0、Mg0、Ca0、Sr0、Ba0)换算,优选为50.0摩尔％～90.0摩尔％:10.0摩尔％～50.0摩尔％。

作为上述氧化物中的上述Si和上述碱土类金属和上述铝及上述硼的至少某一种的组成比,没有特别限制，可以根据目的适当地选择,优选以下范围:

在上述氧化物中,作为上述Si和上述碱土类金属和上述Al、上述B的至少某一种的组成比(上述Si:上述碱土类金属:上述Al及上述B的至少某一种),以氧化物(Si0₂、Be0、Mg0、Ca0、Sr0、Ba0、Al₂0₃、B₂0₃)换算,优选为50.0摩尔％～90.0摩尔％:5.0摩尔％～20.0摩尔％:5.0摩尔％～30.0摩尔％。

上述氧化物中的氧化物(Si0₂、Be0、Mg0、Ca0、Sr0、Ba0、Al₂0₃、B₂0₃)的比例可以由例如X射线荧光分析、电子射线显微分析(EPMA)、电介质结合等离子发光分光分析(ICP-AES)等分析氧化物的正离子元素计算。

作为上述栅绝缘层的线膨胀系数，没有特别限制，可以根据目的适当地选择,从在栅电极、源电极、漏电极和上述栅绝缘层之间难以产生剥离的角度考虑，优选20.0×10^-7/K以上，更优选20.0×10^-7/K～70.0×10^-7/K。

上述线膨胀系数可以例如使用热机械分析装置测定。在该测定中，即使不制造上述场效应晶体管，也可以通过另外制作与上述栅绝缘层相同组成的测定用样本进行测定，能测定上述线膨胀系数。

作为上述栅绝缘层的介电常数，没有特别限制，可以根据目的适当地选择。

上述介电常数可以例如制备层叠下部电极、介电层(上述栅绝缘层)、上部电极的电容器，使用LCR计等进行测定。

-栅绝缘层的形成方法-

作为上述栅绝缘层的形成方法，没有特别限制，可以根据目的适当地选择,可以列举例如通过溅射法、脉冲激光沉积(PLD)法、化学气相蒸镀(CVD)法、原子层蒸镀(ALD)法等的真空工艺形成膜后，通过光刻法将所述膜图案化的方法等。

又，上述栅绝缘层也可以调配含有上述氧化物的前躯体的涂布液(栅绝缘层形成用涂布液)，将其涂布或印刷在被涂物上，在合适的条件下烧成，进行成膜。

作为上述栅绝缘层的平均膜厚，优选10nm～l000nm，更优选20nm～50nm。

--栅绝缘层形成用涂布液--

上述栅绝缘层形成用涂布液至少包括含硅化合物、含碱土类金属化合物、以及溶剂，优选含有含铝化合物及含硼化合物的至少一种，根据需要进一步含有其它成分。

---含硅化合物---

作为上述含硅化合物，可以列举例如无机硅化合物，有机硅化合物等。

作为上述无机硅化合物，可以列举例如四氯硅烷、四溴硅烷、四碘硅烷等。

作为上述有机硅化合物，只要是包含硅和有机基团的化合物，没有特别限制，可以根据目的适当地选择。上述硅和上述有机基团例如以离子键、共价键、或配位键键合在一起。

作为上述有机基团，没有特别限制，可以根据目的适当地选择，可以列举例如可具有取代基的烷基、可具有取代基的烷氧基、可具有取代基的酰氧基、可具有取代基的苯基等。作为上述烷，可以列举例如C1-C6的烷基等。作为上述烷氧基，可以列举例如C1-C6的烷氧基等。作为上述酰氧基，可以列举例如C1-C10的酰氧基等。

作为上述有机硅化合物，可以列举例如四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、四丁氧基硅烷、1，1，1，3,3,3-六甲基硅氮烷(HMDS)、双(三甲基甲硅烷基)乙炔、三苯基硅烷、2-乙基己酸硅、四乙酰氧基硅烷等。

作为上述栅绝缘层形成用涂布液中的上述含硅化合物的含量，没有特别限制，可以根据目的适当地选择。

---含碱土类金属化合物---

作为上述含碱土类金属化合物，可以列举例如无机碱土类金属化合物、有机碱土类金属化合物等。作为上述含碱土类金属化合物中的碱土类金属，可以列举例如Be(铍)、Mg(镁)、Ca(钙)、Sr(锶)、Ba(钡)等。

作为上述无机碱土类金属化合物，可以列举例如碱土类金属硝酸盐、碱土类金属硫酸盐、碱土类金属氯化物、碱土类金属氟化物、碱土类金属溴化物、碱土类金属碘化物等。

作为上述碱土类金属硝酸盐，可以列举例如硝酸镁、硝酸钙、硝酸锶、硝酸钡等。

作为上述碱土类金属硫酸盐，可以列举例如硫酸镁、硫酸钙、硫酸锶、硫酸钡等。

作为上述碱土类金属氯化物，可以列举例如氯化镁、氯化钙、氯化锶、氯化钡等。

作为上述碱土类金属氟化物，可以列举例如氟化镁、氟化钙、氟化锶、氟化钡等。

作为上述碱土类金属溴化物，可以列举例如溴化镁、溴化钙、溴化锶、溴化钡等。

作为上述碱土类金属碘化物，可以列举例如碘化镁、碘化钙、碘化锶、碘化钡等。

作为上述有机碱土类金属化合物，只要是包含碱土类金属和有机基团的化合物，没有特别限制，可以根据目的适当地选择。上述碱土类金属和上述有机基团例如以离子键、共价键、或配位键键合在一起。

作为上述有机基团，没有特别限制，可以根据目的适当地选择，可以列举例如可具有取代基的烷基、可具有取代基的烷氧基、可具有取代基的酰氧基、可具有取代基的苯基、可具有取代基的乙酰丙酮基、可具有取代基的磺酸基等。作为上述烷基，可以列举例如C1-C6的烷基等。作为上述烷氧基，可以列举例如C1-C6烷氧基等。作为上述酰氧基，可以列举例如C1-C10酰氧基，如苯甲酸那样、部分被苯环取代的酰氧基，如乳酸那样、部分被羟基取代的酰氧基，如草酸、柠檬酸那样、具有两个或更多个羰基的酰氧基等。

作为上述有机碱土类金属化合物，可以列举例如甲氧基镁、乙氧基镁、二乙基镁、乙酸镁、甲酸镁、乙酰丙酮镁、2-乙基己酸镁、乳酸镁、环烷酸镁、柠檬酸镁、水杨酸镁、苯甲酸镁、草酸镁、三氟甲烷磺酸镁、甲氧基钙、乙氧基钙、乙酸钙、甲酸钙、乙酰丙酮钙、二新戊酰甲烷合钙(二新戊酰基甲基钙，calciumdipivaloylmethanato)、2-乙基己酸钙、钙乳酸、环烷酸钙、柠檬酸钙、水杨酸钙、新癸酸钙、苯甲酸钙、草酸钙、异丙氧基锶、乙酸锶、甲酸锶、乙酰丙酮锶、2-乙基己酸锶、乳酸锶、环烷酸锶、水杨酸锶、草酸锶、乙氧基钡、异丙氧基钡、乙酸钡、甲酸钡、乙酰丙酮钡、2-乙基己酸钡、乳酸钡、环烷酸钡、新癸酸钡、草酸钡、苯甲酸钡、三氟甲烷磺酸钡等。

作为上述栅绝缘层形成用涂布液中的含上述碱土类金属化合物的含量，没有特别限制，可以根据目的适当地选择。

---含铝的化合物---

作为上述含铝化合物，可以列举例如无机铝化合物、有机铝化合物等。

作为上述无机铝化合物，可以列举例如氯化铝、硝酸铝、溴化铝、氢氧化铝、硼酸铝、三氟化铝、碘化铝、硫酸铝、磷酸铝、硫酸铝铵等。

作为上述有机铝化合物，只要是包含铝和有机基团的化合物，没有特别限制，可以根据目的适当地选择。上述铝和上述有机基团例如以离子键、共价键、或配位键键合在一起。

作为上述有机基团，没有特别限制，可以根据目的适当地选择，可以列举例如可具有取代基的烷基、可具有取代基的烷氧基、可具有取代基的酰氧基、可具有取代基的乙酰丙酮基、可具有取代基的磺酸基等。作为上述烷基，可以列举例如C1-C6的烷基等。作为上述烷氧基，可以列举例如C1-C6的烷氧基等。作为上述酰氧基，可以列举例如C1-C10的酰氧基，如苯甲酸那样、部分被苯环取代的酰氧基，如乳酸那样、部分被羟基取代的酰氧基，如草酸、柠檬酸那样、具有两个或更多个羰基的酰氧基等。

作为上述有机铝化合物，可以列举例如异丙氧基铝、仲丁氧基铝、三乙基铝、二乙基铝乙氧基化物、乙酸铝、乙酰丙酮铝、六氟乙酰丙酮铝、2-乙基己酸铝、乳酸铝、苯甲酸铝、二(仲丁氧基)乙酰乙酸酯铝螯合物、三氟甲烷磺酸铝等。

作为上述栅绝缘层形成用涂布液中的上述含铝化合物的含量，没有特别限制，可以根据目的适当地选择。

---含硼的化合物---

作为上述含硼的化合物，可以列举例如无机硼化合物、有机硼化合物等。

作为上述无机硼化合物，可以列举例如原硼酸、硼氧化物、三溴化硼、四氟硼酸、硼酸铵、硼酸镁等。作为上述硼氧化物，可以列举例如二氧化二硼、三氧化二硼、三氧化四硼、五氧化四硼等。

作为上述有机硼化合物，只要其是包含硼和有机基团的化合物，没有特别限制，可以根据目的适当地选择。上述硼和上述有机基团例如以离子键、共价键、或配位键键合在一起。

作为上述有机基团，没有特别限制，可以根据目的适当地选择，可以列举例如可具有取代基的烷基、可具有取代基的烷氧基、可具有取代基的酰氧基、可具有取代基的苯基、可具有取代基的磺酸基、可具有取代基的噻吩基团等。作为上述烷基，可以列举例如C1-C6的烷基等。作为上述烷氧基，可以列举例如C1-C6的烷氧基等。上述烷氧基也包含具有两个或更多个氧原子的有机基团，在上述两个或更多个氧原子之中，两个氧原子与硼键合，且与硼一起形成环结构。此外，也包括上述烷氧基中包含的烷基被有机甲硅烷基取代的烷氧基。作为上述酰氧基，可以列举例如C1-C10的酰氧基。

作为上述有机硼化合物，可以列举例如(R)-5,5-二苯基-2-甲基-3,4-丙烷并-1，3,2-氧杂硼啶((R)-5,5-(diphenyl-2-methyl-3,4-propano-1，3,2-oxazaborolidine)、硼酸三异丙酯、2-异丙氧基-4,4,5,5-四甲基-1，3,2-二氧杂环戊硼烷、双(亚己基乙醇酸)二硼(bis(hexyleneglycolato)diboron)、4-(4,4,5,5-四甲基-1，3,2-二氧杂环戊硼烷-2-基)-lH-吡唑、(4,4,5,5-四甲基-1，3,2-二氧杂环戊硼烷-2-基)苯、氨基甲酸叔丁基-N-[4-(4,4,5,5-四甲基-1，2,3-二氧杂环戊硼烷-2-基)苯基酯]、苯基硼酸、3-乙酰基苯基硼酸、三氟化硼乙酸络合物、三氟化硼环丁砜络合物、2-噻吩硼酸、硼酸三(三甲基甲硅烷基酯)等。

作为上述栅绝缘层形成用涂布液中的上述含硼化合物的含量，没有特别限制，可以根据目的适当地选择。

---溶剂---

作为上述溶剂,只要其为稳定地溶解或分散上述各种化合物的溶剂,没有特别限制，可以根据目的适当地选择，可以列举例如甲苯、二甲苯、均三甲苯、异丙基甲苯、戊基苯、十二烷基苯、双环己烷、环己基苯、癸烷、十一烷、十二烷、十三烷、十四烷、十五烷、四氢化萘、十氢化萘、异丙醇、苯甲酸乙酯、N，N-二甲基甲酰胺、碳酸亚丙酯、2-乙基己酸酯、溶剂油(mineralspirit)、二甲基亚丙基脲、4-丁内酯、2-甲氧基乙醇、水等。

作为上述栅绝缘层形成用涂布液中的上述溶剂的含量，没有特别限制，可以根据目的适当地选择。

作为上述栅绝缘层形成用涂布液中的上述含硅化合物和上述含碱土类金属化合物的组成比(上述含硅化合物:上述含碱土类金属化合物),没有特别限制，可以根据目的适当地选择,优选以下范围:

在上述栅绝缘层形成用涂布液中,作为上述硅和上述碱土类金属的组成比(上述硅:上述碱土类金属),以氧化物(Si0₂、Be0、Mg0、Ca0、Sr0、Ba0)换算,优选为50.0摩尔％～90.0摩尔％:10.0摩尔％～50.0摩尔％。

作为上述栅绝缘层形成用涂布液中的上述含硅化合物和上述含碱土类金属化合物和上述含铝化合物、上述含硼化合物的至少某一种的组成比(上述含硅化合物:上述含碱土类金属化合物:上述含铝化合物及上述含硼化合物的至少某一种),没有特别限制，可以根据目的适当地选择,优选以下范围:

在上述栅绝缘层形成用涂布液中,作为上述硅和上述碱土类金属和上述Al、上述B的至少某一种的组成比(上述硅:上述碱土类金属:上述Al及上述B的至少某一种),以氧化物(Si0₂、Be0、Mg0、Ca0、Sr0、Ba0、Al₂0₃、B₂0₃)换算,优选为50.0摩尔％～90.0摩尔％:5.0摩尔％～20.0摩尔％:5.0摩尔％～30.0摩尔％。

---使用栅绝缘层形成用涂布液的栅绝缘层的形成方法---

说明使用栅绝缘层形成用涂布液的栅绝缘层的形成方法一例。上述栅绝缘层的形成方法包含涂布工序,热处理工序,进而根据需要包含其它工序。

作为上述涂布工序,只要是在被涂物上涂布上述栅绝缘层形成用涂布液的工序,没有特别限制，可以根据目的适当地选择。作为上述涂布的方法,没有特别限制，可以根据目的适当地选择,可以列举例如通过溶液工艺成膜后,用光刻法图案化的方法,通过喷墨、纳米打印、凹版等的印刷法直接成膜所期望的形状的方法等。作为上述溶液工艺,可以列举例如浸涂、旋涂、模涂(die coating)、喷嘴印刷等。

作为上述热处理工序,只要是对涂布在上述被涂物的上述栅绝缘层形成用涂布液进行热处理的工序,没有特别限制，可以根据目的适当地选择。当进行上述热处理时，涂布在上述被涂物的上述栅绝缘层形成用涂布液可以由自然干燥等进行干燥。通过上述热处理,进行上述溶剂的干燥、氧化物的生成等。

在上述热处理工序中，优选在不同的温度下进行上述溶剂的干燥(在下文中称作“干燥处理”)和上述氧化物的精制(在下文中称作“生成处理”)。即,优选的是，在进行上述溶剂干燥之后，将温度升高,进行上述氧化物的生成。当生成上述氧化物时，发生例如上述含硅化合物、上述含碱土类金属化合物、上述含铝化合物、以及上述含硼化合物的至少某一种化合物的分解。

作为上述干燥处理温度,没有特别限制，可以根据所含有的溶剂适当地选择,可以列举例如80℃～180℃。在上述干燥中,为了低温化,使用减压烘箱等是有效的。作为上述干燥处理的时间,没有特别限制，可以根据目的适当地选择,可以列举例如10分钟～1小时。

作为上述生成处理的温度,没有特别限制，可以根据目的适当地选择,优选为100℃～450℃,更优选为200℃～400℃。作为上述生成处理的时间,没有特别限制，可以根据目的适当地选择,可以列举例如1小时～5小时。

在上述热处理工序中，既可以连续实施上述干燥处理和上述生成处理,也可以分割为多个工序实施。

作为上述热处理的方法,没有特别限制，可以根据目的适当地选择,可以列举例如加热上述被涂物的方法等。作为上述热处理中的气氛,没有特别限制，可以根据目的适当地选择,优选为氧气气氛。通过在上述氧气气氛中进行热处理，可从系统迅速地排放分解生成物，可促进上述氧化物的生成。

当上述热处理时,向上述干燥处理后的物质照射波长400nm或更短的波长的紫外线光对于促进上述生成处理的反应是有效的。由于照射波长400nm或更短的波长的紫外线光，切断上述干燥处理后的物质中包含的有机物等的化学键,能分解有机物,因此，可有效地形成上述氧化物。作为上述波长400nm或更短的波长的紫外线光,没有特别限制，可以根据目的适当地选择,可以列举例如使用准分子灯的波长222nm的紫外线光等。此外，优选的是，赋与臭氧来代替照射上述紫外线光，或者除了照射紫外线光之外，还赋与臭氧。通过向上述干燥处理后的物质赋与臭氧，促进氧化物的生成。

作为上述场效应晶体管结构，没有特别限制，可以根据目的适当地选择,可以列举例如下列那样结构的场效应晶体管等。

(1)场效应晶体管，包括：基体材料，在上述基体材料上形成的上述栅电极，在上述栅电极上形成的上述栅绝缘层，在上述栅绝缘层上形成的上述源电极和上述漏电极，以及在上述源电极和上述漏电极之间形成的上述半导体层。

(2)场效应晶体管，包括：基体材料，在上述基体材料上形成的上述源电极和上述漏电极，在上述源电极和上述漏电极之间形成的上述半导体层，在上述源电极、上述漏电极、和上述半导体层上形成的上述栅绝缘层，以及在上述栅绝缘层上形成的上述栅电极。

作为具有上述结构(1)的场效应晶体管，可以列举例如底接触/底栅型(图3A)和顶接触/底栅型(图3B)等。

作为具有上述结构(2)的场效应晶体管，可以列举例如底接触/顶栅型(图3C)和顶接触/顶栅型(图3D)等。

在此，在图3A～3D中，标记21表示基体材料，22表示栅电极，23表示栅绝缘层，24表示源电极，25表示漏电极，26表示氧化物半导体层。

上述场效应晶体管可适宜地用于下述显示元件，但其用途不限于显示元件，也可以用于例如1C卡、ID标签等。

(显示元件)

本发明的显示元件至少包含光控制元件和驱动上述光控制元件的驱动电路，且如果必要可进一步包含其它部件。

〈光控制元件〉

作为上述光控制元件，只要是根据驱动信号控制光输出的元件，没有特别限制，可以根据目的适当地选择,可以列举例如电致发光(EL)元件、电致彩色(EC)元件、液晶元件、电泳元件、以及电润湿元件等。

〈驱动电路〉

作为上述驱动电路，只要是具有本发明的上述场效应晶体管且驱动上述光控制元件的电路，没有特别限制，可以根据目的适当地选择。

〈其它部件〉

作为上述其它部件，没有特别限制，可以根据目的适当地选择。

上述显示元件由于包含本发明的上述场效应晶体管，因此，可实现长寿命化和高速动作。

(图像显示装置)

本发明的图像显示装置至少包含多个显示元件、多条配线、和显示控制装置，且可根据需要进一步包含其它部件。

上述图像显示装置为根据图像数据显示图像的装置。

〈显示元件〉

作为上述显示元件，只要是配置为矩阵状的本发明的上述显示元件，没有特别限制，可以根据目的适当地选择。

〈配线〉

上述配线只要是用于将栅电压个别地施加到上述显示元件中的各场效应晶体管的配线，没有特别限制，可以根据目的适当地选择。

〈显示控制装置〉

作为上述显示控制装置，只要是能够根据上述图像数据、通过上述多条配线个别地控制上述各场效应晶体管的栅电压，没有特别限制，可以根据目的适当地选择。

〈其它部件〉

作为上述其它部件，没有特别限制，可以根据目的适当地选择。

上述图像显示装置由于包含本发明的上述显示元件，因此，可实现长寿命化和高速动作。

上述图像显示装置可在移动信息装置(例如，移动电话、移动型音乐播放器、移动型动画播放器、电子书、和个人数字助理(PDA)等)、成像装置(例如，普通照相机和摄影机等)中用作显示手段。此外，上述图像显示装置可在例如汽车、飞机、火车和船等移动体系统中用作各种信息的显示手段。此外，上述图像显示装置也可在测量装置、分析装置、医疗装置、广告媒体中用作各种信息的显示手段。

(系统)

本发明的系统至少包含本发明的上述图像显示装置和图像数据作成装置。

上述图像数据作成装置为基于显示的图像信息作成图像数据、将该图像数据输出到上述图像显示装置的装置。

在下文中参考附图说明本发明的显示元件、图像显示装置和系统。

首先，说明作为本发明的系统的一个实例的电视装置。

作为本发明的系统的一个实例的电视装置可采用例如日本特开2010-074148号公报的第[0038]至[0058]段落和图1中所描述的的结构等。

接下来，说明本发明的图像显示装置。

作为本发明的图像显示装置，可采用例如日本特开2010-074148号公报的第[0059]至[0060]段落以及图2和图3中所描述的结构等。

接下来，参考附图说明本发明的显示元件。

图1为用于表示显示元件配置在矩阵上的显示器310的图。

如图1中所示，显示器310包含沿着X轴方向等间隔配置的n条扫描线(X0、X1、X2、X3、…Xn-2、Xn-l)、沿着Y轴方向等间隔配置的m条数据线(Y0、Y1、Y2、Y3、…Ym-1)、以及沿着Y轴方向等间隔配置m条电流供给线(Y0i、Yli、Y2i、Y3i，…Ym-li)。

因此，由扫描线和数据线能特定显示元件。

图2为表示本发明的显示元件的一个实例的概略构成图。

如在图2中作为实例所示，上述显示元件包含有机EL(电致发光)元件350、和用于使该有机EL元件350发光的驱动电路320。即，显示器310是所谓有源矩阵方式的有机EL显示器。此外，显示器310为32英寸的彩色显示器。但是，显示器大小并不限定于上述尺寸。

说明图2中的驱动电路320。

驱动电路320包含两个场效应晶体管11和12、以及电容器13。

场效应晶体管11作为切换元件动作。栅电极G与所设定的扫描线连接，源电极S与所设定的数据线连接。此外，漏电极D与电容器13的一个端子连接。

电容器13用于预先存储场效应晶体管11的状态，即存储数据。电容器13的另一端子连接至所设定的电流供给线。

场效应晶体管12用于向有机EL元件350供给大的电流。栅电极G连接至场效应晶体管11的漏电极D。并且，漏电极D连接至有机EL元件350的阳极，源电极S连接至所设定的电流供给线。

于是，若场效应晶体管11成为“开启”状态，则由场效应晶体管12驱动有机EL元件350。

如在图3A中作为一个实例所所，场效应晶体管11、12各自包含基体材料21、栅电极22、栅绝缘层23、源电极24、漏电极25、以及氧化物半导体层26。

场效应晶体管11、12可用在本发明的上述场效应晶体管的描述中说明的材料、工艺等形成。

图4为表示有机EL元件的一个实例的概略构成图。

在图4中，有机EL元件350包含阴极312、阳极314、和有机EL薄膜层340。

作为阴极312的材质，没有特别限制，可以根据目的适当地选择,可以列举例如铝(A1)、镁(Mg)-银(Ag)合金、铝(A1)-锂(Li)合金、以及氧化铟锡(IT0)等。镁(Mg)-银(Ag)合金若充分厚，则形成高反射率电极，以极薄膜(小于约20nm)形成半透明电极。在图4中，光从阳极侧取出，因使阴极为透明或半透明电极，光可从阴极侧取出。

作为阳极314的材质，没有特别限制，可以根据目的适当地选择,可以列举例如氧化铟锡(IT0)、氧化铟锌(IZ0)、以及银(Ag)-钕(Nd)合金等。使用银合金场合，所得电极变成高反射率电极，其适合用于从阴极侧取出光。

有机EL薄膜层340包含电子传输层342、发光层344、和空穴传输层346。电子传输层342连接至阴极312,空穴传输层346连接至阳极314。若在阳极和阴极312之间施加预定的电压，则发光层344发光。

这里，电子传输层342和发光层344可形成一个层。此外，电子注入层可设在电子传输层342和阴极312之间，再有，空穴注入层可设在空穴传输层346和阳极314之间。

在图4中，作为上述光控制元件，说明从基体材料侧取出光的所谓的“底发射”的有机EL元件，然而，上述光控制元件可为光从与基体材料的相反侧取出的“顶发射”的有机EL元件。

图5表示显示元件的一个实例，使得有机EL元件350和驱动电路320组合。

显示元件包含基体材料31，第一和第二栅电极32、33,栅绝缘层34,第一和第二源电极35、36,第一和第二漏电极37、38,第一和第二氧化物半导体层39、40,第一和第二保护层41、42,层间绝缘层43,有机EL层44,以及阴极45。第一漏电极37和第二栅电极33经由形成于栅绝缘层34的通孔连接。

在图5中，为方便起见，表示电容器在第二栅电极33和第二漏电极38之间形成，但是，实际上，电容器形成位置没有限制，可将具有合适必要容量的电容器设置在必要的位置。

此外，在图5的显示元件中，第二漏电极38起到作为有机EL元件350的阳极的功能。

关于基体材料31，第一和第二栅电极32、33,栅绝缘层34,第一和第二源电极35、36,第一和第二漏电极37、38,第一和第二氧化物半导体层39、40,可用在本发明的上述场效应晶体管的描述中说明的材料、工艺等形成。

栅绝缘层34相当于本发明的上述场效应晶体管的上述栅绝缘层。

作为层间绝缘膜43(平坦化层)的材质，没有特别限制，可以根据目的适当地选择,可以列举例如有机材料，无机材料，有机无机复合材料等。

作为上述有机材料，可以列举例如聚酰亚胺、丙烯酸树脂、含氟树脂、非氟树脂、烯烃类树脂、硅树脂等的树脂，以及使用上述树脂光敏树脂等。

作为上述无机材料，可以列举例如由AZ Electronic Materials制造的AQUAMICA等的SOG(旋涂玻璃，spin on glass)材料等。

作为上述有机无机复合材料，可以列举例如在专利文献(日本特开2007-158146号公报)公开的由硅烷化合物构成的有机无机复合化合物等。

上述层间绝缘层优选对大气中的水分、氧气、氢气具有阻隔性者。

作为上述层间绝缘层的形成工艺，没有特别限制，可以根据目的适当地选择,可以列举例如通过旋涂、喷墨印刷、狭缝涂覆、喷嘴印刷、凹版印刷、浸涂法等直接形成期望形状的膜的方法，若是光敏材料，则通过光刻法实现图案化的方法等。

在形成上述层间绝缘层后，作为后工序，进行热处理，使得构成显示元件的场效应晶体管的特性稳定化，也很有效。

作为有机EL层44和阴极45的制造方法，没有特别限制，可以根据目的适当地选择,可以列举例如真空蒸镀法、溅射法等的真空制膜法，喷墨印刷、喷嘴涂覆等的溶液工艺等。

由此，可制造作为从基体材料侧取出光的所谓“底发射”的有机EL元件的显示元件。该场合，基体材料31、栅绝缘层34、以及第二漏电极(阳极)38要求透明性。

进一步说，在图5中，说明有机EL元件350配置在驱动电路320旁边的结构，但是，如图6所示，也可以构成为有机EL元件350配置在驱动电路320上方的结构。即使在该情况下，也成为从基体材料侧取出光的所谓“底发射”，对于驱动电路320要求透明性。对于源电极、漏电极、阳极，优选使用具有导电性的透明氧化物，例如IT0、In₂0₃、Sn0₂、ZnO、添加Ga的ZnO、添加A1的ZnO、添加Sb的Sn0₂等。

显示控制装置400作为一例如图7所示，包含图像数据处理电路402、扫描线驱动电路404、和数据线驱动电路406。

图像数据处理电路402基于图像输出电路的输出信号判断显示器310中的多个显示元件302的亮度。

扫描线驱动电路404根据图像数据处理电路402的指示向n条扫描线个别地施加电压。

数据线驱动电路406根据图像数据处理电路402的指示向m条数据线个别地施加电压。

在上述实施形态中，说明有机EL薄膜层由电子传输层、发光层、和空穴传输层组成的情况，但不限于此。例如，电子传输层和发光层可形成一个层。此外，电子注入层可设置在电子传输层和阴极之间。再有，空穴注入层可设置在空穴传输层和阳极之间。

此外，在上述实施形态中，说明从基体材料侧取出光的所谓“底发射”场合，但不限于此。例如，也可以对于阳极314使用银(Ag)-钕(Nd)合金等的高反射率电极，对于阴极312使用镁(Mg)-银(Ag)合金等的半透明电极或IT0等的透明电极，从与基体材料的相反侧取出光。

此外，在上述实施形态中，说明光控制元件为有机EL元件的情况，但不限于此，例如，光控制元件也可为电致彩色元件。在该情况下，显示器310成为电致彩色显示器。

此外，光控制元件可为液晶元件。在该情况下，显示器310成为液晶显示器。并且，作为一例，如图8所示，对于显示元件302’的电流供给线不需要。

在该情况下，作为一例，如图9所示，驱动电路320’可由一个与上述场效应晶体管11、12同样的场效应晶体管14和电容器15组成。在场效应晶体管14中，栅电极G连接至所设定的扫描线，源电极S连接至所设定的数据线。此外，漏电极D连接至液晶元件370的像素电极以及电容器15。图9中的符号16、372为液晶元件370的对电极(公共电极)。

在上述实施形态中，光控制元件可为电泳元件。此外，光控制元件也可为电润湿元件。

此外，在上述实施形态中，说明显示器为彩色显示器场合，但不限于此。

本实施形态涉及的场效应晶体管也可用于除显示元件以外的产品(例如，IC卡、ID标识)。

使用本发明的场效应晶体管的显示元件、图像显示装置和系统能高速动作，长寿命化。

实施例

下文说明本发明的实施例，本发明并不受以下实施例的限定。“％”表示“质量％”，除非特别声明。

(实施例1)

〈场效应晶体管的制造〉

-栅绝缘层形成用涂布液的制造-

在1mL的甲苯中，将0.16mL的HMDS(1,1,1,3,3,3-六甲基二硅氮烷，由东京应化工业公司制)、0.28mL的2-乙基己酸镁甲苯溶液(Mg含量3％，Strem 12-1260，由Strem Chemicals公司制)混合，得到栅绝缘层形成用涂布液。由上述栅绝缘层形成用涂布液形成的氧化物成为表1-1所示的组成。

下面，制造图10所示那样的底接触/底栅型的场效应晶体管。

-栅电极的形成-

首先，在玻璃基板(基体材料91)上形成栅电极92。具体地说，通过DC溅射在玻璃基板(基体材料91)上形成Mo(钼)膜，成膜得到平均膜厚约100nm。此后，涂布光致抗蚀剂，并对所得物进行预烘烤，通过曝光装置曝光，以及显影，从而形成具有与待形成的栅电极92的图案相同的抗蚀剂图案。进而，通过反应性离子蚀刻(Reactive Ion Etching，简记为“RIE”)，除去没有形成抗蚀剂图案的区域的Mo膜。此后，也除去抗蚀剂图案，形成由Mo膜构成的栅电极92。

-栅绝缘层的形成-

其次，将上述栅绝缘层形成用涂布液0.4mL向上述基板上滴下，在所设定的条件下旋涂(以3000rpm转动20秒，以5秒钟停止旋转使其成为0rpm)。接着，在大气空气中在120℃下干燥处理1小时后，在O₂气氛中以400℃进行3小时烧成，作为栅绝缘层93，形成氧化物膜。栅绝缘层的平均膜厚约300nm。

-源电极和漏电极的形成-

接着，在栅绝缘层93上形成源电极94和漏电极95。具体地说，通过DC溅射在栅绝缘层93上形成Mo(钼)膜，成膜得到平均膜厚约100nm。此后，在Mo膜上涂布光致抗蚀剂，并对所得物进行预烘烤，通过曝光装置曝光，以及显影，从而形成具有与待形成的源电极94和漏电极95的图案相同的抗蚀剂图案。进而，通过RIE，除去没有形成抗蚀剂图案的区域的Mo膜。此后，也除去抗蚀剂图案，形成由Mo膜构成的源电极94和漏电极95。

-氧化物半导体层的形成-

接着，形成氧化物半导体层96。具体地说，通过DC溅射，形成Mg-In类氧化物(In₂MgO₄)膜，成膜使得平均膜厚约100nm。此后，在Mg-In类氧化物膜上涂布光致抗蚀剂，并对所得物进行预烘烤，通过曝光装置曝光，以及显影，从而形成具有与待形成的氧化物半导体层96的图案相同的抗蚀剂图案。进而，通过湿法蚀刻，除去没有形成抗蚀剂图案的区域的Mg-In类氧化物膜。此后，也除去抗蚀剂图案，形成氧化物半导体层96。由此，形成氧化物半导体层96，使得在源电极94和漏电极95之间形成沟道。

最后，作为后工序的加热处理，在大气空气中在300℃下进行1小时热处理，完成场效应晶体管

〈线膨胀系数测定用圆柱状物体的制造〉

制备实施例1的栅绝缘层形成用涂布液1L，除去溶剂后，将所得物置于铂坩埚中，在1600℃下加热和熔融后，通过浮法工艺制造直径5mm、高度10mm的圆柱状物体。

〈介电常数评价用电容器的制造〉

接着，制造图11所示结构的电容器。具体地说，在玻璃基板(基体材料101)上成膜形成下部电极102，具体地说，在形成下部电极102的区域，使用具有开口部的金属掩模，通过真空蒸镀法形成Al(铝)膜，使得平均膜厚为约100nm。接着，以实施例1中的场效应晶体管的栅绝缘层形成方法，形成平均膜厚约300nm的绝缘体薄膜103。最后，在形成上部电极104的区域，使用具有开口部的金属掩模，通过真空蒸镀法形成Al膜，使得平均膜厚约100nm，完成电容器。

(实施例2)

〈场效应晶体管、线膨胀系数测定用样本、以及介电常数评价用电容器的制造〉

-栅绝缘层形成用涂布液的制造-

在1mL的甲苯中，将0.13mL的HMDS(1,1,1,3,3,3-六甲基二硅氮烷，由东京应化工业公司制)、0.47mL的2-乙基己酸钙2-乙基己酸溶液(Ca含量3％～8％，Alfa36657，由AlfaAesar公司制)混合，得到栅绝缘层形成用涂布液。由上述栅绝缘层形成用涂布液形成的氧化物成为表1-1所示的组成。